2016屆高三物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案：電磁感應(yīng)
設(shè)問(wèn)：此題屬磁通量變化類(lèi)型還是切割類(lèi)型？
（學(xué)生會(huì)一看就說(shuō)是切割類(lèi)型的。）
再問(wèn)：你能用e=blv計(jì)算出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)嗎？
（讓學(xué)生經(jīng)討論后達(dá)到共識(shí)：因有效切割長(zhǎng)度在不斷變化，且為非線性變化，故難以用上式計(jì)算出平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。）
師：本題難以用特例公式e=blv計(jì)算，可從一般情況看，mn向右運(yùn)動(dòng)，使回路中的磁通量不斷減少，可以用法拉第電磁感應(yīng)定律求平均電動(dòng)勢(shì)
由于 ， 。
所以
通過(guò)的電量：
追問(wèn)：本題中何時(shí)感應(yīng)電流最大？感應(yīng)電流最大值為多少？
學(xué)生：當(dāng)mn運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)中央時(shí)，有效切割長(zhǎng)度最長(zhǎng)，等于圓環(huán)直徑2r，這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，回路中感應(yīng)電流最大。最大值為
反思：想一想，感應(yīng)電流的平均值i為什么不等于最大電流imax與最小電流imin=0的算術(shù)平均值？（因i是非線性變化的。）
說(shuō)明：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中流過(guò)電路的電量
此式具有一般意義。用此式計(jì)算電量q時(shí)，電流強(qiáng)度應(yīng)該用平均值，而非有效值，更不能用最大值。這是因?yàn)榇耸绞歉鶕?jù)電流強(qiáng)度的定義式 計(jì)算的，而用 計(jì)算的只能是 時(shí)間內(nèi)的平均電流強(qiáng)度！
再加一問(wèn)：為使mn能保持勻速運(yùn)動(dòng)，需外加的拉力是恒力還是變力？
生：使mn保持勻速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)滿足合力為零的平衡條件，而mn運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁場(chǎng)會(huì)對(duì)mn施加安培力阻礙mn的運(yùn)動(dòng)，因此外力應(yīng)與安培力二力平衡。又因?yàn)閙n中的感應(yīng)電流i是變化的，所以安培力f=bil也是變化的，需要外力也隨之變化。
師：若要求計(jì)算外力的最大功率，你又應(yīng)該怎樣思考？
生：首先確定何時(shí)外力的功率最大。由前面的分析，當(dāng)mn運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)中央位置時(shí)電流最大，則此時(shí)安培力也最大，所需外力最大，由p=fv知，外力的功率最大。由此可以計(jì)算最大功率為
問(wèn)：還有其它算法嗎？（提示：若從能量轉(zhuǎn)化角度考慮可以怎樣計(jì)算？）
生：外力做多少功，就產(chǎn)生多少電能，電路就產(chǎn)生多少焦耳熱。因此還可以根據(jù)p外力=p電計(jì)算：
【例題26】如圖所示，豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b0=0.5t，并且以 的變化率均勻增加。水平放置的導(dǎo)軌不計(jì)電阻，不計(jì)摩擦阻力，寬度l=0.5m，在導(dǎo)軌上浮放著一金屬棒mn，電阻r0=0.1ω，并用水平細(xì)線通過(guò)定滑輪懸吊著質(zhì)量 m=2kg的重物。導(dǎo)軌上的定值電阻r=0.4ω，與p、q端點(diǎn)相連組成回路。又知pn長(zhǎng)d=0.8m，求：從磁感強(qiáng)度為b。開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)多少時(shí)間金屬棒mn恰能將重物拉起？
（題目條件較多，要給學(xué)生審題時(shí)間。）
師：本題屬于磁通量變化型。首先請(qǐng)一位學(xué)生簡(jiǎn)述一下物理情景。
物理情景是：由于磁通量φ變化使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，方向由m→n，根據(jù)左手定則判斷，mn棒將受方向向左的安培力作用，當(dāng)f安≥mg時(shí)，重物被拉起。
師：物體剛剛被拉離地面時(shí)的臨界條件一定為f安-mg=0時(shí)，即f安=mg。那么在此之前，mn棒未動(dòng)，則回路面積s不變，僅僅是磁場(chǎng)b變化。由題意推知，在此過(guò)程中，安培力一定是逐漸增大的。那么，究竟是什么原因?qū)е掳才嗔安增大呢？
由于 ，式中 為定值。
顯然只能是因b不斷增大而使f安變大的。
師：根據(jù)以上推理和題意，磁感強(qiáng)度隨時(shí)間t變化的函數(shù)表達(dá)式應(yīng)寫(xiě)為何種形式？
生：根據(jù)題意，b是均勻變化的，應(yīng)為線性函數(shù)，又由以上推理知b是增加的，因此函數(shù)式應(yīng)為
師：對(duì)。以下就可根據(jù)重物被拉起的臨界條件確定該時(shí)刻的磁感強(qiáng)度bt，再由上式確定物體被拉起的時(shí)刻t。請(qǐng)同學(xué)們自己計(jì)算一下。（并讓一同學(xué)到黑板上寫(xiě)出過(guò)程）